4万吨年1,3丁二烯生产装置第一萃取精馏塔工艺设计.doc

1 绪论 2 1.1设计依据 2 1.2 设计的目的及意义 2 1.3 1，3-丁二烯的物化性质 2 1.4 原辅材料介绍 3 1.4.1 原料规格 3 1.4.2 二甲基甲酰胺（DMF）性质 3 2 1，3-丁二烯的生产 3 2.1 1，3-丁二烯的生产方法 3 2.2 生产原理 4 2.3 工艺技术路线 4 3 主要设备的工艺设计及计算 5 3.1 基础数据 5 3.1.1 C4组分 5 3.1.2 相对挥发度α的计算 6 3.2 塔设备的工艺设计及计算 9 3.2.1第一萃取精馏塔的计算 9 3.3 3.3塔板主要工艺尺寸的计算度 13 3.3.1 溢流装置的计算 13 3.3.2 溢流堰高度 13 3.3.3 弓形降液管宽度Wd和截面积 13 3.3.4 降液管底隙高度 14 3.4 塔板布置 14 3.4.1 塔板的分布 14 3.4.2 边缘区宽度的确定 14 3.4.3 开孔区面积计算 15 3.5 流体阻力计算 15 3.5.1 干板阻力的计算 15 3.5.2 气体通过液层阻力计算 15 3.5.3 液体表面张力的阻力hσ计算 15 3.5.4 漏液 16 3.5.5 液泛 16 3.6 塔板负荷性能图 16 3.6.1 漏液线 16 漏液线由漏液点气速来标绘出对应的 VS-LS. 16 3.6.2 液相负荷下限线 16 3.6.3 液相负荷上限线 17 3.6.4 液泛线 17 塔体设计总表 18 参考文献 20 致 谢 21 1 绪论 1.1设计依据 （1）年产1，3-丁二烯：5.0万吨/年 （2）原料来源：由乙烯裂解送来的C4混合烃 （3）年操作时间：7800小时 （4）本装置能在设计能力为50%的负荷下运行。 （5）全流程采用萃取精馏、精馏两段流程，其中包括了丁二烯回收、溶剂精制等部 1.2 设计的目的及意义 丁二烯抽提装置的生产目的是从来自乙烯装置的裂解碳四及其它混合碳四中抽提出高纯度的1，3-丁二烯。 工业生产中大量用到1，3-丁二烯，作为合成橡胶的重要单体，是工业急需化工原料产品。同时还是生产合成蒽醌的首要原料。也是体现对乙烯生产中产生的C4原料再生产的利用，以提高石油原料的利用价值，充补石油产品多衍生物的发展[2]。 1.3 1，3-丁二烯的物化性质 表1.1 1,3丁二烯的物化性质 分子式 C4H6 分子量 54.088 外观 有芳香气味的无色气体 沸点 -4.4130C 分子键 共价键 化学活泼性 很大，在催化剂作用下能起加成反应；易起氧化反应，能和臭氧反应，生成易爆炸的臭氧化物；易起聚合反应，生成二聚物和高分子化合物。 1.4 原辅材料介绍 1.4.1 原料规格 表2.1 C4进料组分规格 名称 序号 成分 含量 混合C4 1 C3 ≤0.005 2 C5 ≤0.005 3 1，3-C4H6 0.45～0.52 4 H2O ≤0.0005 1.4.2 二甲基甲酰胺（DMF）性质 表2.2 二甲基甲酰胺（DMF）性质 名称 二甲基甲酰胺 分子式 C3H7NO 分子量 73.09 外观 无色、有特殊气味 二甲胺 ≤0.001kg/kg 用途 用于丁二烯装置做萃取剂，萃取抽提裂解碳四中的丁二烯。 2 1，3-丁二烯的生产 2.1 1，3-丁二烯的生产方法 国内外丁二烯的来源主要有两种，一种是从乙烯裂解装置副产的混合C4馏分中抽提得到，另一种是从炼油厂C4馏分脱氢得到。上个世纪60年代之后，以石脑油为原料裂解制乙烯技术的迅速发展，在裂解制得乙烯和丙烯约同时可分离得到副产C4馏分,为抽提丁二烯提供价格低廉的原料，经济上占优势，因而成为 从乙烯裂解装置副产的混合C4馏分中抽提生产丁二烯，根据所用溶剂的不同，该生产方法又可分为乙腈法(ACN法)、二甲基甲酰胺法(DMF法)和N-甲基吡咯烷酮法(NMP法)三种。本设计采用GPB工艺，以二甲基甲酰胺（DMF）作为溶剂，从裂解C4馏分中提取高纯度1，3-丁二烯。 二甲基甲酰胺法(DMF法)又名GPB法,由日本瑞翁公司于1965年实现工业化生产，并建成一套4.5万吨/年生产装置。该生产工艺包括四个工序，即第一萃取蒸馏工序、第二萃取蒸馏工序、精馏工序和溶剂回收工序。 DMF法工艺的特点是：(1)对原料C4的适应性强，丁二烯含量在 15%-60%范围内都可生产出合格的丁二烯产品；(2)生产能力大，成本低，工艺成熟，安全性好、节能效果较好，产品、副产品回收率高达97%；(3)由于DMF对丁二烯的溶解能力及选择性比其他溶剂高，所以循环溶剂量较小，溶剂消耗量低；(4)无水DMF可与任何比例的C4馏分互溶，因而避免了萃取塔中的分层现象；(5)DMF与任何C4馏分都不会形成共沸物，有利于烃和溶剂的分离，但由于其沸点较高，溶剂